动物生理二轮.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流动物生理二轮.精品文档.动物生理学二轮复习 IBO考纲要求:.动物解剖及生理(重点是脊椎动物)(15%):器官和组织的结构和功能 消化和营养:消化道(包括肝、胆囊和胰脏)、食物的机械分解和化学分解、吸收、食物的成分(水、矿质、 维生素、蛋白质、碳水化合物和脂肪) 呼吸作用:呼吸的机制、气体交换、呼吸器官 循环:血液(血浆/红血球/白血球/血小板);血液循环(动脉/毛细血管/静脉/心脏);淋巴系统(组织液/淋巴) 排泄:肾脏系统的结构、尿的产生 调节(神经的和激素的) 神经系统:外周、中枢NS(脊柱和脑)、自主NS(交感和类副交感神经系统)、反
2、射、感觉器官(眼和耳) 内分泌系统:脑下垂体、甲状腺、胰岛、肾上腺髓质、肾上腺皮质、卵巢和睾丸 生殖和发育:男性/女性生殖器官的结构和功能、排卵和经期、受精、外/中/内胚层的形成、胚胎的膜 免疫性:抗原和抗体一.细胞生理学 (一)细胞的兴奋性 1.概念: (1)兴奋性(excitability): 是指活组织或细胞对外界刺激发生反应的能力或特性 如肌细胞受刺激表现为收缩反应,腺细胞受到刺激引起分泌活动,神经纤维受到电刺激产生神经冲动等。实际上: 几乎所有的活组织或细胞都具有某种程度的对外界刺激发生反应的能力,只是反应的灵敏程度和表 现方式有所不同 一般的神经和肌肉细胞、腺细胞表现出较高的兴奋性
3、。因此,习惯上称为可兴奋组织或细胞 可兴奋细胞兴奋时,虽然有不同的外部表现,但它们都有一个共同的特征,即受刺激后先产生动作电位 兴奋性可看作是细胞受到刺激后产生动作电位的能力 (2)兴奋(excitation): 可看做是动作电位及其产生过程 2. 刺激及其引起组织兴奋的条件 (1)刺激的种类及刺激参数: 当一个有效刺激作用于可兴奋组织或细胞时,则能产生兴奋 任何刺激要引起组织兴奋,必须具备一定的条件,即刺激的质和量必须符合生理要求 化学、机械、温度、光和电等都是刺激因素,但不是对所有组织细胞都能起到同样的刺激作用 刺激必须要达到一定的参数:刺激强度、刺激的持续时间和刺激强度对时间的变化率 在
4、生理学实验中,常用电刺激作为人工刺激: 电刺激较易控制和改变,不易造成组织损伤,可重复使用 使用的是电子刺激器输出的直流矩形波脉冲: 它的基本刺激参数包括脉冲的振幅(刺激强度)、 脉冲的波宽(刺激的持续时间)、矩形波的上升和下降速度(时间-强度变化率) 矩形波刺激的参数均可单独定量调节。故矩形波是一种比较理想的人工电刺激 (2)刺激参数与组织兴奋的关系: 通常先将3个参数中的一个固定于某一数值,然后观察其余两个的相互影响. 由于矩形波的上升和下降都很迅速,故其刺激时间对强度的变化率可看做是固定不变的,那么只有刺激强 度(波幅)和刺激时间(波宽)这2个参数作用于组织 测定: 在一N-肌肉标本上进
5、行,以肌肉收缩作为兴奋反应的指标,逐渐由小到大改变刺激时间和刺激强度 每改变一次刺激时间,用由弱到强的强度来刺激神经,观察每一次引起反应的最小刺激强度 用纵坐标代表引起兴奋的最小刺激强度,用横坐标代表刺激持续时间,则绘出强度-时间曲线 (3)可兴奋组织的强度-时间曲线(strength-duration curve) 当强度-时间变化率固定不变时,在一定范围内.引起组织兴奋所需的刺激强度与该刺激的作用时间呈 可兴奋组织的强度-时间曲线的特点和生理意义是: 类似双曲线: 曲线的两端接近到某一点 (T点或R点) 时即与坐标轴平行 曲线右下方R(利用时, 基强度)点: 用基强度刺激引起组织兴奋所需要
6、的最短有效时间,称为利用时 曲线左上方的T点表明: 当刺激作用时间减小到短于这一点的时间时,任何强度的刺激不能引起兴奋 位于T、R点之间的曲线上的每一点都代表着组织细胞在一定兴奋性下的强度阈值和时间阈值, 位于T、R点以外的任何一点均为阈下刺激 该曲线可以作为衡量组织兴奋性的指标 (4)绘制强度-时间曲线的简便的方法 先测出组织的基强度 再用2倍基强度刺激,测出刚能引起组织发生反应的 最短作用时间。这个作用时间称为时值(chronaxia) 时值的概念是在固定刺激强度和强度-时间变化率的情况下, 以时间作为衡量组织兴奋性的指标 时值愈短,组织兴奋性愈高.(时值的测量也较复杂) 通常: 把电刺激
7、的作用时间和强度-时间变化率固定于某一数值,仅观察刺激强度与组织反应间的关系 当刺激强度由弱而逐渐加强时,可以找出一个最小刺激强度,这一最小刺激强度称为阈强度 阈强度(threshold intensity)或阈值(threshold) : 等于阈值的刺激称为阈刺激(threshold stimulus) 低于阈值的刺激为阈下刺激(subthreshold stimulus).高于阈值的刺激为阈上刺激(supraliminal stimulus) 测定组织阈值的大小,可以近似地反映组织细胞兴奋性的高低: 阈值愈小,表明组织兴奋性愈高 3.细胞的兴奋及其兴奋性的变化: 不应期(绝对/相对 无)超
8、常期(负后电位,高于正常)低常期(正后电位)(二)细胞的生物电现象及其产生机制 1.细胞生物电现象的记录方法和观察:大体有2种 即细胞内记录和细胞外记录 (1)细胞内记录: 常应用细胞内微电极方法记录 微电极: 一根细玻璃管拉制成的玻璃微电极,其尖端直径为0.51.0 m,把电解质溶液充入微电极内 测量时可直接插入细胞内观察其静息电位或受刺激时的膜电位及其变化 只对单一神经或肌肉细胞进行生物电记录和测量:阐明细胞兴奋、神经冲动产生和兴奋传导、传递等A. 两个独立的动作电位;B.测试刺激及产生的第二个动作电 位落入前一个Ap的相对不应期;C. 测试刺激落入前提性刺激引发的 Ap的绝对不应期刺激伪
9、迹: (2)细胞外记录: 用2个电极彼此间以适当距离和神经干表面接触, 引导电极与灵敏电位计连接 如果把指针偏转情况绘制成以时间为横坐标、幅度为纵坐标, 先向上、后向下呈双相的电位变化 如果先在a和b电极间用钳子夹伤或用麻醉药阻滞神经,只记录到一向上的单相动作电位- 损伤电位 由于生物电信号微弱,变化速度较快,用电位计观察生物电变化时不够精确 现在都用阴极射线示波器或更先进的微电脑技术进行检测记录,使记录显示技术更为精确可靠 细胞的生物电现象是以细胞膜两侧带电离子的不均衡分布和选择性离子跨膜转运为基础的 2.置于神经干或整块肌肉上所记录的动作电位: 是反映许多神经纤维或一组肌细胞的综合电位变化
10、 (1)是复合动作电位 (2)神经干动作电位的幅度: 在一定范围内 随刺激强度的增加而增大 (3)目前这种方法已常用于一些在体器官或 组织的无创伤性检查。 3 静息电位(resting potential,RP):细胞未受刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差 (1)用2个测量电极,一个放在细胞膜的表面,另一个与微电极相连,两电极都通过放大器与示波器R连接 (2)神经和肌肉细胞的静息电位都表现为膜内较膜外为负。各类细胞各有其恒定的、特定大小的静息电位 如果规定膜外电位为零,则膜内电位大都为10100 mV 例如,枪乌贼巨大神经轴突和蛙骨骼肌的静息电位为5070 mV 哺乳类动物的神经、肌肉为709
11、0 mV,人的红细胞为10 mV,平滑肌细胞只有30 mV 4.动作电位 一条神经纤维上的动作电位 伴随Ap穿过膜的局部电流 (1)膜离子电导或通透性的快速变化,是动作电位上升相(去极相)和下降相(复极相)出现的关键 电压箝(voltage clamp)技术: 能定量地测出Na+、K+进出膜时所携带的电流并能在时间上区分它们的先后 膜片箝(patch clamp)技术: 可以直接测定单一离子通道电流以及离子通道的功能状态 (2)通道蛋白质的激活、失活、关闭(“备用”状态): 通道蛋白质的激活: 是指其结构中出现了允许某种离子顺浓度梯度移动的孔道,相当于通道的开放 通道蛋白质的失活: 是指通道不
12、但处于关闭状态,而且即使受到刺激也不能进入开放状态 通道蛋白质的关闭: 虽处于不开放状态,几乎没有离子通过,但如受到适当的刺激就可开放而产生兴奋 (3)离子通道的闸门: 通道的开闭现象称为闸门(gate)控制或门控;蛋白质分子构型改变是门控的物质基础 开闭是由膜两侧电位差控制的称为电压门控通道 主要由化学物质(如递质、激素或药物)控制的,则称为化学门控通道 Na+通道的内口有m闸门(激活门)和h闸门(失活门) K+的通道则是由n闸门控制的,这是一种不同于安静时允许K+外流的另一种K+通道 从生理意义上看,通道转运与载体转运并不完全相同,表现在: 通道蛋白质对被转运的物质的特异性不如载体蛋白质严
13、格;通道的开放常常是突然的、短暂的.当膜两侧的电位差达到某一临界值时,或者当膜受到某种化学信号作用 时,通道立即开放,造成带电离子的跨膜移动,形成跨膜电流(即离子电流); 通过通道移动的带电离子会造成膜两侧电位差即跨膜电位,由此将引起细胞一系列的功能改变 (4)离子通道的阻断剂 Na+通道- TTX (河豚毒) 钠-钾泵-圭巴因 K+通道- 四乙铵 T- Ca2+通道(ICa-T低电压激活衰减快,窦房结等处)- VER(维拉帕米) L-Ca2+通道(ICaT高电压下激活,衰减慢,兴奋-收缩偶联) -Ni2+ (5)动作电位的特征: 锋电位是动作电位的特征部分,也是兴奋的标志。 在单根神经纤维或
14、单个细胞的Ap的两个基本特征: 全或无(all or none)现象; 不衰减扩布 混合神经干的Ap: 混合神经干一般是由数千条直径大小不等、阈值高低不同的纤维组成,所记录的是各纤 维的综合动作电位,故不是“全或无”的 5.阈强度、阈电位与兴奋的引起 (1)刺激电流和电紧张: 膜电位的变化往往受到细胞外的外加电流作用的影响 用2个与直流电源相连的电极刺激神经纤维,当电流强度达到一定数值时 阴极下膜区可发生兴奋(Ap);而在阳极下方并不发生兴奋,而且其兴奋性反而下降 阴极下膜刺激电流的方向是由膜内流向膜外的外向电流,即阴极下膜处于去极化状态 通电时 阳极下膜区的刺激电流的方向是由膜外流入膜内的内
15、向电流,阳极下,膜发生超极化 通常把由于外加电流的作用而引起的细胞膜的电位变化称为电紧张电位或称电紧张(electrotonus) 根据外加电流的极性, 电紧张可以是去极化电位,也可以是超极化电位 电紧张电位只限于外加电流强度较小,不足以产生动作电位时的膜被动反应 电紧张性扩布(electrotonic propagation): 按一般的电学规律向周围扩布(幅度小,扩布距离短) (2)阈电位和阈强度 阈电位: 在有效刺激作用下,引发一次Ap膜内负电位去极化所达到的某一临界值 一般可兴奋细胞的阈电位,大约比静息电位的绝对值小1020 mV 阈电位对动作电位起一种触发作用: 膜电位一旦达阈电位水
16、平时的去极化就不再依赖于刺激强度 阈强度: 是指使细胞膜静息电位去极化到阈电位,爆发Ap的最小刺激强度, 又称阈值/阈刺激 6.局部反应及其总和 (1)局部反应(local response)或局部电位、局部兴奋: 阈下刺激细胞不能爆发Ap,但可以使局部受刺激的细胞 膜的Na+通道少量被激活,膜对Na+的通透性轻度增加,少量Na+内流而使静息电位有所减小,即膜的轻度 去极化。(这种电位较小,只限于受刺激局部的细胞膜,而不能向远处传播) (2)局部反应也是一种可兴奋细胞的主动反应: 实质也是由于Na+通道被激活,Na+内流产生的 (3)局部反应有以下特点: 不是“全或无”的,它可随刺激强度的增加
17、而增大,因此,具有等级性 只能向邻近细胞膜作电紧张性扩布,不能向远处传播,并且具有可衰减性 无不应期先后多个或细胞膜相邻多处的阈下刺激所引起的局部反应可以叠加总和(即时间总和与空间总和),当达到 阈电位时,即可产生一次动作电位。 由此可见,阈下刺激、阈刺激和阈上刺激,其作用都是激活Na+通道,只有量的不同并无质的差别(三)细胞的跨膜信号传递功能 跨膜信息转导途径是从膜受体与化学信息物质结合开始的,多数通过G-蛋白、第二信使以及第二信使的酶、蛋 白激酶活性的改变,最终引起功能蛋白质或调节蛋白质的磷酸化.磷酸化的蛋白质活性发生变化(激活或失活), 从而引起较快速的生物效应或迟发的基因表达 1.膜通
18、道跨膜信号传递系统: 化学门控通道、电压门控通道、机械门控通道(内耳毛细胞顶部的听毛) 2.受体蛋白、G-蛋白和第二信使跨膜信号传递系统 除AC外,还有磷酸二酯酶(PDE)、磷脂酶C(PLC)、磷脂酶A2(PLA2)、离子通道(如Ca2+通道、K+通道)等 3.酪氨酸蛋白激酶信号传递系统:胰岛素和某些肽类生长因子的膜受体本身具有酪氨酸蛋白激酶 4.细胞内第三信使的信息传递:快速反应基因的表达产物是第二信使与靶基因之间信息传递的中介物二.神经系统 (一)神经元及神经胶质细胞 1.神经元的结构与功能 (1)细胞体、突起(轴突、树突)、轴突末梢、突触小体 轴索:轴突或感觉神经细胞的长树突 轴索+(髓
19、鞘)N纤维 轴丘:胞体发出轴突的部位 (直径小,膜电位变化大, Na+V数目多,易兴奋) (假单极、多极、双极神经元- 中枢突 / 外周突) (2)功能:接受刺激、传递信息、有的能分泌激素 2.神经纤维的功能及分类:传导兴奋 (1)传导兴奋速度(相关因素?): 轴索直径 = 0.6纤维总直径时, 传导速度最大 传导兴奋特点:完整性、双向性、绝缘性、相对不疲劳性 (2)依传导速度分:A( )BC类 (多用于传出神经纤维) 依纤维直径及来源分:(ab)类(多用于传入神经纤维) 其中: C类、类是无髓鞘、直径最小,传导速度最慢的神经纤维 (3)神经纤维的轴浆运输: 结扎轴突/切断轴突-物质积累 顺向
20、轴浆运输 快速运输: (主要)膜结构的细胞器(mit、囊泡、分泌泡)、驱动Pr Kinesin (胞体末梢) 慢速运输:(次要)其他可溶性成分、MT、MF 的延伸有关 逆向轴浆运输:神经生长因子,某些病毒和毒素 动力蛋白(原动蛋白):dynein 3.神经元的营养作用 (1)神经末梢释放一些营养性因子: 可持续调节所支配组织的代谢活动,影响其结构、生化、生理 (2)神经营养因子: 所支配的组织也能产生一类蛋白分子,支持维持神经元正常形态和功能 4.神经胶质细胞:数量为神经元的1050倍 (1)类型:中枢内:星形胶质细胞、 少突胶质细胞、小胶质细胞 外周中:形成髓鞘的施旺细胞和脊神经节内的卫星细
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